Чому Чорнобиль досі небезпечний: вчені розкрили аномальну властивість ядерного палива

Ключові тези

• Результати дослідження фахівців показують, що за чотири десятиліття кристалічна структура палива в досліджених частинках майже не зазнала руйнувань.
• Учені виділяють фрагменти, схожі на початковий діоксид урану; частинки, сплавлені з цирконієвою оболонкою; а також крихкі оксиди урану, що утворилися під час горіння графіту.
• Оскільки внутрішня структура частинок залишається цілісною, вони утримують продукти розпаду всередині, сповільнюючи забруднення навколишнього середовища. Проте, якщо вдихнути таку частинку, можна отримати дозу радіації.
• Незважаючи на стабільність фрагментів, скасовувати обмеження у Чорнобильській зоні зарано, оскільки кожна частинка має унікальну структуру та може вивільнити радіонукліди пізніше.

Також цікаво: «Ми нікого не лякаємо»: що насправді стоїть за новими ядерними погрозами Путіна

Що виявили вчені

Як пише видання  Phys, під час вибуху на Чорнобильській АЕС у 1986 році у повітря вилетіла величезна кількість уламків та мікроскопічного пилу розміром від 8 до 50 мікрометрів. Ці так звані «гарячі частинки» й досі утримують радіонукліди. Тобто продукти розпаду урану перебувають усередині цих мікрочастинок як у капсулі, тому повільніше потрапляють у ґрунтові води та річки (зокрема в басейн Дніпра). Це знижує ризик раптового масштабного зараження водних ресурсів регіону.

Попри стабільність частинок вони й досі небезпечні для людини. Якщо таку «гарячу частинку» мікроскопічного розміру (від 8 до 50 мікрометрів) вдихнути з повітрям або пилом, вона осідає в легенях і локально випромінює високу дозу радіації.

Як утворювалися різні класи «гарячих частинок»

За словами фізика Тобіаса Вайссенборна з Ганноверського університету імені Лейбніца, частинки діляться на три основні класи:

1. Майже незмінені: хімічно та фізично близькі до вихідного ядерного палива — діоксиду урану.
2. Сплавлені з цирконієм: утворилися за екстремальних температур, коли розплавлене паливо з’єдналося з захисним цирконієвим шаром.
3. Окиснені фрагменти: виникли під час 10-денної пожежі графітового модератора. Паливо перетворилося на механічно нестабільні оксиди (зокрема U3​O8​), які легко розносяться вітром.

Перший в історії фазовий аналіз радіоактивних фрагментів

Щоб зрозуміти, чому частинки вивітрюються з різною швидкістю, доктор Крістоф Хенніг з Ганноверського університету та HZDR провів перший у своєму роді структурний аналіз за допомогою синкротронного випромінювання на лінії Rossendorf Beamline у Ґреноблі. Для цього шість частинок, виділених із українського ґрунту, закріпили на вольфрамових електродах та захистили кількома шарами ізоляції для безпечного транспортування.

Як проводилося дослідження на французькому синкротроні

У Ґреноблі науковці обертали кожну частинку у рентгенівському пучку завтовшки 100 мікрометрів (приблизно як товщина людської волосини) і робили вимірювання під 2000 різних кутів. Це дозволило зафіксувати всі відбиття променів та отримати точну картину внутрішньої кристалічної решітки матеріалу.

Чому обмеження у Чорнобильській зоні поки не скасують

Незважаючи на те, що збережена структура палива є позитивною новиною для ґрунтів і водного басейну, автори дослідження застерігають від передчасного оптимізму. Учені вивчили лише шість частинок із двох локацій, тоді як кожен фрагмент має індивідуальні властивості. Окремі аномальні частинки можуть руйнуватися повільніше та вивільняти радіонукліди у майбутньому, тому радіаційні обмеження в зоні відчуження залишатимуться чинними ще довго.

Дослідження німецьких науковців дає нове розуміння поведінки ядерного палива у навколишньому середовищі після масштабних катастроф. Хоча виявлена стабільність частинок зменшує ризик швидкого поширення радіації через ґрунтові води, Чорнобильська зона відчуження потребує подальшого ретельного вивчення та збереження суворих заходів безпеки.

Читають зараз: 

• Жителям двох міст надають безкоштовні продуктові набори: як отримати
• Доведеться заплатити до 30 тисяч гривень: українцям нагадали про «осінній» штраф